中職課程中引入STEAM教育理念的應用探究

魏文沖 黃力

摘 ?要：STEAM是一種多學科融合的綜合性教育學習理念，自2006年由美國提出以來，因對動手實踐及創新思維培養的強調，已成為備受關注的現代化教學模式。但在職業教育中，尤其是中職課程中，STEAM仍較少獲得關注。文章將以中職物聯網APP開發課程為例，探究在中職課程中引入STEAM教育理念的應用策略，更好地培養學生成為“藍金領”。

關鍵詞：STEAM理念;中職教育;物聯網課程

中圖分類號：G434;G632.4 ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）04-0188-03

Abstract：STEAM is a multi-disciplinary integrated and comprehensive education concept. Since it was proposed by the United States in 2006，it has become a modern teaching mode that attracts much attention for its emphasis on hands-on practice and creative thinking. But in vocational education，especially in secondary vocational curriculum，STEAM is still dont draw attention. This paper will take the course of APP development on IoT in secondary vocational school as an example to explore the application strategy of introducing STEAM concept into the secondary vocational curriculum，so as to better train students to be “Blue Gold Collar”.

Keywords：STEAM concept;secondary vocational education;IoT curriculum

0 ?引 ?言

我們常常強調教育要面向未來，即學生應具備未來社會的競爭力，而在這瞬息萬變的信息時代，我們無法預計學生將來會從事怎樣的新興行業，這就要求我們的教育必須改變以往按部就班、照本宣科的傳統模式，設計如STEAM理念一般能夠鍛煉學生發現問題、解決問題的課堂。

目前，STEM教育在中國進入蓬勃發展階段，但與職業教育相關的STEM教育研究卻少之又少。物聯網專業作為中職教育的新興寵兒，具備一定的創新教育背景，在該專業教學中開展STEM教育將更有利于學生在未來社會中發揮專業所長，促進信息技術發展。因此，本文針對物聯網APP開發課程，嘗試將STEM基礎上發展變遷而來的STEAM理念融入其中，得到貼合新時代教育要求的課程設計。

1 ?STEAM教育理念

STEAM即Science（科學）、Technology（技術）、Engineering（工程）、Art（藝術）、Mathematics（數學）縮寫統稱，是由美國弗吉尼亞理工大學的Georgette Yakka提出的一種多學科融合的綜合性教育學習理念，強調讓學生參與體驗式學習，培養獨立思考、解決問題、協作和創新創造的能力[1]。

根據Georgette Yakka提出的STEAM“金字塔”[2]，STEAM理念的整體框架是要以數學知識為基礎，用工程和藝術的思維去解讀生活中的科學與技術問題。在教育教學過程中，除了需要理清各學科的具體內容外，還應挖掘學科間與生活技能、職業發展的聯系，如利用數學邏輯思維引導學生完成工程項目流程的設計，對于較抽象、難以理解的內容，通過圖畫、影像等更形象的方式幫助理解，在過程中進行“藝術滲透”，增強學習動力。

2 ?中職課程融合STEAM理念的意義

以STEAM作為教育理念的教學堅持以學生為中心，培養學生解決問題的能力。學生不再需要將碎片化知識死記硬背后再思考如何運用，而是在項目實踐的過程中探究學習，開啟創造之旅[3]。《未來工作：第四次工業革命的就業、技能和勞動力戰略》報告中指出：“至2020年，就業市場對擁有解決復雜問題能力和社交技能人才的需要會遠遠高于對體力和專業技能人才的需要”，因此，結合STEAM理念的教育方式已成為熱潮。

在職業教育中，我們更是提倡培養學生成為“藍金領”，讓學生未來能在崗位中發揮專長，承擔起相應的社會責任，為國家發展做出貢獻[4]。同時，十九大報告也指出，職業教育要“建設知識型、技能型、創新型勞動者大軍，弘揚勞模精神和工匠精神”，這就要求我們既要培養學生有一技之長，練就大國工匠，又要注重通識教育與社會實踐能力的培養，提升其就業創業的綜合素質。

基于以上分析，在中職課程中引入STEAM理念，將敦促教師結合時代需求、發展需求等設計教學，因材施教，發掘學生各方面潛能。

3 ?物聯網APP開發課程介紹

物聯網APP開發課程是我校電氣技術應用專業的一門專業（技能）方向課，要求學生掌握Android（安卓）的安裝和配置、布局設計的主要方法，通過完成相關的項目，掌握Android平臺的安裝和系統架構，掌握編寫完整APP的方法。

課程基于APP Inventor2平臺開展，目前教學中使用的是2015年上線的廣州漢化服務器。平臺使用積木式的堆疊程序模塊代替復雜的代碼語句，學生只需理解程序邏輯即可完成相關設計，并通過自主開發的APP應用控制、監測物聯網智能設備。

4 ?物聯網APP開發課程中對STEAM理念的應用

4.1 ?基本教學思路

物聯網APP開發課程實質為多門學科的交叉應用，涵蓋了手機編程、UI設計、網絡傳輸、物聯網系統、設備連接等方面的知識。基于STEAM理念設計的課程，需要學生在理解各門學科的基礎上，通過分析實際應用情景，用工程思維進行項目設計，再結合藝術審美及數學邏輯思維進行APP的制作，最后綜合運用物聯網相關知識及技術將APP與硬件設備進行匹配連接，完成控制或監測測試。基本教學思路如圖1所示。

4.2 ?應用案例分析

根據基本教學思路，下面以“遠程控制開關燈”的具體教學環節為例，對STEAM在物聯網APP開發課程中的應用進行闡述。

4.2.1 ?創設情境

小司出門后忘記關燈，他得知智能燈可以用手機遠程控制。但他沒有學過相關知識，不知道應如何使用。請參照以下網絡連接拓撲圖，如圖2所示，幫助小司安裝該燈光控制系統，并設計手機APP實現對系統的遠程控制。情景互動使學生更積極地投入課堂，培養他們對知識的遷移運用能力，快速提升包括職業崗位屬性在內的社會性綜合素質[5]。

4.2.2 ?任務分析

首先向學生展示任務效果：通過手機可遠程控制燈的開關，不受距離或環境的限制;然后引導學生分析拓撲圖，比較另一門課程中已學的設備云應用控制，得出任務的重點為設計APP（手機客戶端）與中移動云平臺進行連接;最后通過分析，讓學生對已學知識進行遷移，綜合應用各方面的技能解決問題。

而設計APP與中移動云平臺進行通訊時，則要學習相關的網絡知識，如需訪問的網址、訪問時請求首部的方式、如何發起POST請求等。根據STEAM理念，教師通過指導學生查詢相關開發文檔的方式代替傳統灌輸式教學，鍛煉學生搜集資料、獲取信息的能力。

4.2.3 ?項目實施

階段一：界面設計

學生根據給出的應用運行參考界面，如圖3所示，自主完成APP界面的設計，包括組件的分析、界面個性化處理等。在此過程中，學生需要運用美學知識完成任務，確保界面布局美觀合理，而圖片的使用處理也要求學生掌握一定的搜索及修圖技能。

階段二：邏輯設計

APP的邏輯設計即為其功能的開發。根據前面的任務分析及網絡拓撲圖，畫出程序流程圖，并完成相關的編程設計。此過程需要學生運用編程知識，但僅限于邏輯分析，不需學生掌握相關語句的編寫。POST指令發送與返回時的時間間隔對控制的影響也需要學生運用數學知識去分析解決。

階段三：連接測試

手機客戶端準備好之后，就需要完成APP與云平臺的連接測試。在這一階段，學生首先需要運用電工知識和技能完成硬件設備的接線;然后完成網關的腳本編寫，使云設備在線;最后通過手機APP發送指令，控制電燈的開關，完成任務的調試。學生兩人一組，一位同學進行腳本編輯，另一位同學負責接線，各司其職，分工合作。如遇問題，組間討論解決。

4.2.4 ?評分標準

項目評分標準如表1所示。

4.3 ?教學成效反思

融合STEAM教育理念的課堂，學生不再是被動地接受教師所講的內容，而是根據具體任務情景，綜合使用各方面知識技能去解決問題，包括搜索資源美化手機界面設計、尋求同伴幫助修改程序錯誤、強化電路知識和電工操作技能，在此過程中獲得新知，鍛煉與人協作的能力。教師也更關注學生的全面發展，不再單一評價學生是否掌握某項技能，而是從多維度（技術操作、邏輯思維、合作等能力）考量學生的發展。

5 ?結 ?論

STEAM教育理念注重的是過程，中職課程中引入STEAM理念，并不是為了強化學生的某一項技能，讓學生考取各類證書，其重點是要激發學生的學習興趣，培養他們解決實際問題的能力，增強對崗位的全面認識，并在此基礎上不斷追求創新。教師在設計課程時不必拘泥于要把S、T、E、A、M全部體現，始終貫徹學科融合、全方面培養的思想便是最好的應用。

當然，STEAM理念在中職課程中的應用還有很長的路要走，教師應多借鑒中小學的實踐經驗，豐富中職課堂的教育內涵，培養學生成為真正符合社會需求的大國工匠。

參考文獻：

[1] STEAM Portal.What is STEAM？ [EB/OL].[2019-5-25].https：//educationcloset.com/steam/what-is-steam/.

[2] YAKMAN G.What is the point of STEAM？-A Brief Overview. [EB/OL].[2019-5-25].https：//www.researchgate.net/publication/327449 281_What_is_the_point_of_STEAM-A_Brief_Overview.

[3] 趙慧臣，陸曉婷.開展STEAM教育，提高學生創新能力——訪美國STEAM教育知名學者格雷特·亞克門教授 [J].開放教育研究，2016，22（5）：4-10.

[4] 葛平平，董水生，姜閥.信息化條件下“藍金領”人才培養途徑研究 [J].河北企業，2019（4）：126-127.

[5] 李祖亮，李洪圳.中職STEAM教育探索研究 [J].科技創新導報，2018，15（1）：197-198.

作者簡介：魏文沖（1993.12-），女，漢族，廣東增城人，教師，碩士，研究方向：特殊教育、中職物聯網教學。